Question

【題目】(1)蓄電池是一種反復充電、放電的裝置。有一種蓄電池在充電和放電時發生的反應如下：NiO2＋Fe＋2H2OFe(OH)2＋Ni(OH)2。

①此蓄電池在充電時，電池負極應與外加電源的___極連接，電極反應式為__________。

②放電時生成Ni(OH)2的一極，在充電時發生_______反應(填“氧化”或“還原”)

(2)按如圖所示裝置進行下列不同的操作

①將K1 、K2、 K3分別只關閉一個，則鐵的腐蝕的速度最快的是只閉合_____(填“K1”或 “K2”或“K3”，下同)，為減緩鐵的腐蝕， 只閉合_____，該防護法稱為__________________________。

②只閉合K3，當鐵棒質量減少5.6g時，石墨電極消耗的氣體體積為__________L(標準狀況)。

Answer 1

【答案】負 Fe (OH)2＋2 e－＝Fe＋2OH－ 氧化 K1 K2 外加電源陰極保護法(或陰極電保護法) 1.12L

【解析】

（1）①此蓄電池在充電時，電池負極應與外加電源的負極連接作陰極，得電子發生還原反應；

②根據電池總反應NiO2＋Fe＋2H2OFe(OH)2＋Ni(OH)2中，充放電過程中Ni的化合價升降變化，判斷電極發生的反應類型。

（2）①只閉合K1為電解池，鐵做陽極，鐵失電子生成亞鐵離子，由于電源不斷提供電子，鐵電極腐蝕較快；只閉合K2為電解池，鐵做陰極，被保護，不被腐蝕；只閉合K3為原電池，鐵做負極，鐵失去電子生成亞鐵離子發生吸氧腐蝕，則鐵的腐蝕的速度最快的是只閉合K1；只閉合K2為電解池，鐵做陰極，被保護，不被腐蝕，該防護法稱為外加電源的陰極保護法；

②只閉合K3為原電池，鐵做負極，鐵失去電子生成亞鐵離子發生吸氧腐蝕，電極反應為：Fe-2e-= Fe2+，當鐵棒質量減少5.6g時，算出反應掉鐵的物質的量，即鐵棒減少0.1mol，共轉移0.2mol電子，石墨電極上，氧氣得電子與水反應生成氫氧根離子，電極反應為：2H2O+O2+4e-=4OH-，根據得失電子守恒，轉移0.2mol電子消耗氧氣的物質的量為=0.05mol，則標準狀況下，石墨電極消耗的氧氣的體積為0.05mol×22.4L/mol=1.12L。

(1)①此蓄電池在充電時，電池負極應與外加電源的負極連接作陰極，得電子發生還原反應，反應式為：Fe(OH)2+2e-═Fe+2OH-，

故答案為：負；Fe(OH)2+2e-═Fe+2OH-；

②根據電池總反應NiO2＋Fe＋2H2OFe(OH)2＋Ni(OH)2，放電時NiO2轉化為Ni(OH)2，Ni的化合價由+4價降低為+2價，得電子發生還原反應，該電極為正極，在充電時該電極發生的反應為放電時的逆過程，即發生氧化反應，

答案為：氧化；

(2)①只閉合K1為電解池，鐵做陽極，鐵失電子生成亞鐵離子，由于電源不斷提供電子，鐵電極腐蝕較快；只閉合K2為電解池，鐵做陰極，被保護，不被腐蝕；只閉合K3為原電池，鐵做負極，鐵失去電子生成亞鐵離子發生吸氧腐蝕，則鐵的腐蝕的速度最快的是只閉合K1；只閉合K2為電解池，鐵做陰極，被保護，不被腐蝕，該防護法稱為外加電源的陰極保護法，

答案為：K1；K2；外加電源陰極保護法(或陰極電保護法)；

②只閉合K3為原電池，鐵做負極，鐵失去電子生成亞鐵離子發生吸氧腐蝕，電極反應為：Fe-2e-= Fe2+，當鐵棒質量減少5.6g時，即鐵棒減少=0.1mol，共轉移0.2mol電子，石墨電極上，氧氣得電子與水反應生成氫氧根離子，電極反應為：2H2O+O2+4e-=4OH-，根據得失電子守恒，轉移0.2mol電子消耗氧氣的物質的量為=0.05mol，則標準狀況下，石墨電極消耗的氧氣的體積為0.05mol×22.4L/mol=1.12L，

答案為：1.12L。